Прилади для вимірювання температури - студопедія

Температуру води, палива, масла, пари та газу вимірюють термометрами. Принцип їх дії заснований на зміні властивостей тіл при зміні їх температури.

Залежно від фізичних властивостей тіл, які використовуються в термометрах, останні поділяють на:

- манометрические термометри опору;

Термометрами розширення вимірюють температуру середовища від 200 ° С до 500 ° С. манометричними від 130 ° С до 550 ° С. термометрами опору від 200 ° С до 500 ° С. термоелектричними - від 200 ° С до 1600 ° С.

Зазвичай прилади, що вимірюють температуру в межах до 500 ÷ 600 ° С. називають термометрами, а прилади, межі вимірювання температури якими вище 600 ° С - пірометрами.

Термометри розширення. Принцип їх дії заснований на відмінності температурних коефіцієнтів теплового розширення різних тел. Термометри розширення бувають рідинні, біметалічні й дилатометрічні.

На суднах річкового флоту застосовують в основному рідинні і біметалічні термометри розширення. Принцип роботи рідинних термометрів заснований на властивості теплового розширення ртуті, етилового спирту та інших рідин, укладених в скляну трубку. Для вимірювання температури в суднових умовах в якості рідинних використовують в основному ртутні термометри.

Малюнок 18 - Рідинні термометри

Температура кипіння рідини, як відомо, підвищується з ростом тиску, тому для збільшення верхньої межі вимірювання температур простір над ртуттю в скляній трубці (капілярі) заповнюють азотом під тиском до 2МПа. Верхній кінець трубки запаяний, а нижній має форму розширюється резервуара.

Ртутні рідинні термометри випускають прямими і кутовими. Залежно від межі вимірювання температури вони мають номери від першого до одинадцятого. Найбільший номер відповідає найбільшій межі вимірювання. Металеві оправи скляних трубок бувають прямими (рис 18, а) і кутовими (рис. 18, б). Для вимірювання температури і сигналізації про досягнення нею граничних значень застосовують електроконтактні ртутні термометри (рис. 18, в).

В межах вимірюваних температур до 100 ° С відносна похибка результатів вимірювань ртутних термометрів не перевищує ± 2 ÷ 4%. Ртутні термометри порівняно дешеві, прості по пристрою, їх легко монтувати на об'єктах вимірювання. Недоліки таких термометрів - невелика механічна міцність, деяку незручність відліків за шкалою і низька чутливість при швидких змінах температури.

Біметалічні термометри (рис. 19) являють собою пружину, складену з двох спаяних між собою металів, наприклад инвара (сплаву заліза з нікелем) і латуні, з різними температурними коефіцієнтами теплового розширення.

Малюнок 19 - біметалічні термометри

Пружина 2 може бути плоскою (рис. 19, а) або спіральної (рис. 19, б). При нагріванні різнорідні метали подовжуються неоднаково, що викликає вигин плоскою або скручування спіральної пружини і переміщення стрілки по шкалі 1. Біметалічні термометри прості за конструкцією і надійні в експлуатації. Їх недолік полягає в тому, що при перегріванні вимірювальний механізм швидко виходить з ладу. У суднових умовах біметалічні термометри використовують в основному як дистанційні з електричної або механічної передачею сигналів.

Манометричні термометри. Принцип їх дії заснований на залежності тиску термометрического речовини від його температури. Термометр (рис. 20) складається з термобаллона 3. манометра 1 і з'єднує їх капілярної трубки 2. Термобалон заповнюють рідиною (ртуттю, ксилолом, метиловим спиртом) або інертним газом (зазвичай азотом) і поміщають в середу, температуру якої вимірюють.

Малюнок 20 - Манометрический термометр

При нагріванні балона тиск в його внутрішньої порожнини підвищується і стрілка манометра 1 повертається на відповідний цьому тиску кут. Зміна тиску рідини або газу в термобалоні прямо пропорційно зміні температури середовища, в зв'язку, з чим шкалу манометра градуируют в градусах Цельсія.

Залежно від типу заповнювача манометричними термометрами вимірюють температуру від 130 ° С до 550 ° С. Відносна похибка результатів вимірювань таких приладів не перевищує ± 2%, а точність показань залежить від температури середовища, в якій знаходяться капілярна трубка і манометр. Ці термометри широко застосовують на судах в системах контролю параметрів роботи СЕУ, для реєстрації та дистанційної передачі показань на відстані до 60м.

Термометри опору. Принцип їх дії заснований на залежності електричного опору металу від температури. Для вимірювання температури середовища в неї поміщають термистор, через який пропускають струм; по зміні опору термістора судять про його температурі, а отже, і температурі середовища. Як термоелектричного опору приладу (рис. 21) зазвичай використовують тонкий мідний або платиновий (для вимірювання більш високих температур) термістор.

Малюнок 21 - Термометр опору

Термістор намотують на спеціальний каркас з ізоляційного термостійкого матеріалу (зазвичай слюда), поміщають в захисний чохол 5 і включають в ланцюг врівноваженого електричного моста 1-2-3-4. Зміна температури середовища призводить до порушення рівноваги моста, і на затискачах 1 і 3 виникає різниця потенціалів, яка вимірюється вольтметром V. градуйованим в градусах Цельсія.

Термометрами опору вимірюють температуру середовища від 200 ° С до 500 ° С. по влаштуванню вони складніше манометрических термометрів, вимагають додаткового джерела живлення, проте мають високу чутливість і практично забезпечують дистанційну передачу показань від об'єкта вимірювань в будь-яку точку судна

Термоелектричні пірометри (термопари). У них використовується залежність термоелектродвіжущей сили від зміни температури, що виникає при нагріванні місця спаю двох різнорідних металів або сплавів. Вони складаються з двох ізольованих електродів 4 (рис 22), спаяних на кінці.

Малюнок 22 - Термоелектричний пірометр (термопара)

Вільні кінці електродів включені в загальний електричний ланцюг з милливольтметром 3. шкала якого градуйована в одиницях температури.

Залежно від вимірюваних температур в якості електродів можуть використовуватися железоконстантановие, хромель-копелеві (до 600 ° С) і хромель-алюмінієві (до 900 ° С), платинородієві і платинові (до 1600 ° С) зволікання.

Зволікання термопар (за винятком місця спаю) ізольовані одна від одної і від наконечника 1.

При нагріванні спаю опір електродів збільшується, а при охолодженні - зменшується, що призводить до зміни електрорушійної сили, відповідно до якого змінюється і напруга струму в ланцюзі мілівольтметра.

Термопари застосовують на судах головним чином для вимірювання температури випускних газів дизелів і котлів.

Пірометр, який використовується для вимірювання температури випускних газів дизелів, зазвичай складається з декількох термопар, встановлених на випускних патрубках циліндрів і підключених через перемикач 2 до загального милливольтметру.